Vhodný checklist by mohl obsahovat následující body:
✅ Právní základ: Jaké jsou platné předpisy a normy pro mou budovu? Která opatření mohu nebo musím v současné době dodržovat.
✅ Ekologická kompatibilita: Emise CO₂ a NOx jsou rozhodujícími kritérii při posuzování ekologičnosti topného systému. Pokud se poohlédnete po spotřebičích s nízkými emisemi NOx, získáte důležité bonusové body pro certifikaci budovy. Položte si kritickou otázku, jakou cenu má pro vás myšlenka ekologie a zda si ji v této podobě chcete ekonomicky dovolit.
✅ Ekonomická efektivita/spotřeba energie: Spotřeba energie má významný vliv na provozní náklady podniku. Účinnost topného systému ovlivňuje spotřebu energie přímo úměrně. Dilema při posuzování: Pro různé systémy vytápění neexistují obecně platné přístupy k hodnocení. Příklad: U kotlových systémů ústředního vytápění zní účinnost 108% mnohem lépe než u decentralizovaných teplovzdušných jednotek účinnost 77%. Účinnost tepelných čerpadel je opět prezentována zcela odlišně. Proto je důležité využívat vlastní odborné znalosti a důvěřovat odborníkům. Například decentralizované teplovzdušné jednotky mohou mít výrazně lepší provozní náklady než kotelní systém. U mnoha topných systémů je nejlepší porovnávat hodnoty ErP ze směrnice o ekodesignu; u systémů s tepelným čerpadlem se doporučuje hodnota sezónní účinnosti vytápění prostoru (hodnota ƞs,h). Všichni výrobci jsou povinni tyto hodnoty zveřejňovat.
✅ Charakteristiky budov a jejich využití: Budova a její profil využití mají významný vliv na systém vytápění. Jedná se o sklad s jednotlivými pracovišti? Je žádoucí zónové vytápění nebo úplné vytápění? Jak je budova izolována? Jak je budova vysoká? Plánujete rekonstrukci stávajícího vytápění nebo novostavbu? Jak dlouho plánujete budovu využívat?
✅ Rekuperace tepla: Položte si otázku, do jaké míry existují možnosti zapojení technologického tepla do topného okruhu nebo zda lze ještě využít teplo ze spalin topného systému.
✅ Zdroje energie: K zodpovězení této otázky je třeba využít jednak svého zeleného svědomí, jednak vlastních odborných znalostí. Zatímco obnovitelné zdroje energie se vždy zdají být čisté, fosilní paliva bojují se “špinavou image”. Pravda však leží někde uprostřed. Elektřina je sice hodnocena jako “zelená”, ale ve skutečnosti se do ní přidává nezanedbatelný podíl energie z hnědého uhlí a zemního plynu nebo dovážené jaderné energie. Solární elektrárny mohou dodávat elektřinu, když svítí slunce, větrné turbíny, když fouká vítr, ale bohužel skladování elektřiny v době, kdy fouká vítr a svítí slunce, je zatím neekonomické. Fosilní paliva tedy nelze obejít, pokud jde o dodávku elektřiny do sítě. Položte si otázku, co je pro vás smysluplnější: využívat fosilní energii v elektrárně k výrobě elektřiny a dopravovat ji mnoho kilometrů včetně ztrát do domácností, nebo je lepší využívat fosilní palivo přímo na místě a bez velkých ztrát? Otázka vlastní filozofie.
✅ Technologie: Zařízení dostupná na trhu se někdy výrazně liší. V případě tepelných čerpadel je třeba brát v úvahu především sezónní účinnost vytápění prostoru (hodnota ƞs,h) a v případě infrazářičů nebo teplovzdušných jednotek účinnost zařízení (hodnoty ErP ze směrnice o ekodesignu), která se odvozuje od jednotlivých komponent zařízení. Hodnocení by mělo zahrnovat také řídicí systém, konstrukci šetrnou k údržbě a možnost využití obnovitelných zdrojů energie.
✅ Kvalita: Zde platí známá zásada: “Když kupuješ levně, kupuješ dvakrát”. Vyšší počáteční investice se může vrátit během velmi krátké doby. Věnujte pozornost servisní síti, kterou výrobce nabízí, stejně jako jeho příslibu záruky a zabezpečení náhradními díly. Zkušenosti a kompetence se projeví již při přípravě projektování nebo výpočtu topného zatížení. Využijte možnosti prohlédnout si reference.
Jaké jsou výhody a nevýhody centralizovaných a decentralizovaných systémů průmyslového vytápění?
Průmyslové systémy vytápění lze rozdělit na centralizované a decentralizované. Centrální systémy mají téměř vždy samostatnou kotelnu, kde se na teplo přeměňuje například plyn, olej, pelety/dřevní štěpka nebo dálkové vytápění. Obvykle pracují v režimu čerpadlo-teplá voda. Ohřátá voda se pak čerpá potrubím do vytápěné místnosti. Decentralizované systémy naproti tomu přeměňují elektřinu nebo primární energii plyn či olej přímo na teplo ve vytápěném prostoru; tím odpadá nutnost přenosu tepla potrubím.
Výhody centrálních systémů:
- Možnost využití obnovitelných zdrojů energie
- Možnost využití různých paliv, také kombinovaných (fosilních a biogenních)
Nevýhody centrálních systémů:
- Tepelné ztráty způsobené dlouhým potrubím a prostorovým oddělením
- Riziko úniku
- Vodovodní systém musí zůstat bez mrazu
- Zvýšené nároky na elektrickou energii pohonu
- Setrvačnost procesů vytápění a chlazení
- Omezená flexibilita při změně teploty v místnosti
- Zónové vytápění nebo vytápění pracoviště lze realizovat pouze v omezeném rozsahu
- Vyšší riziko poruchy, protože je k dispozici pouze jeden zdroj tepla
Výhody decentralizovaných systémů:
- Možnost využití obnovitelných zdrojů energie
- Možnost využití bezplatného tepla z prostředí (tepelná čerpadla)
- Teplo je k dispozici “po stisknutí tlačítka”, tj. rychle
- Malé ztráty při přenosu
- Rychlé přizpůsobení teplotním výkyvům (např. při otevření vrat)
- Snadná instalace
- Vhodné i pro rekonstrukce
- V závislosti na řešení velmi rychlá amortizace
- V závislosti na systému je možné zónové vytápění a vytápění pracoviště
- Nemusí být udržovány v bezmrazém stavu
- Nižší riziko poruchy díky více zdrojům tepla (redundance)
Nevýhody decentralizovaných systémů:
- Ne všechny dostupné systémy mohou využívat obnovitelné zdroje energie
- Zvýšené nároky na údržbu kvůli více zdrojům tepla/hořákům
V následujícím textu porovnáme různé systémy centrálního a decentralizovaného vytápění, které přicházejí v úvahu pro vytápění velkých budov.
Které systémy vytápění jsou vhodné pro průmyslové budovy?
Průmyslové vytápění teplým vzduchem
Systémy vytápění teplým vzduchem využívají k přenosu tepla do prostoru vzduchový výměník. Lze použít buď stávající vzduch v místnosti, nebo čerstvý vzduch přiváděný zvenčí. Teplo může být vyráběno buď přímo v jednotkách, nebo v centrálním bodě mimo jednotky. Rozlišují se proto centrální a decentralizované teplovzdušné jednotky.
Foto: Teplovzdušné jednotky jako systém vytápění budovy ve skladu.
Decentralizované plynové teplovzdušné jednotky:
Teplo se vyrábí pomocí hořáků přímo v jednotlivých jednotkách ve vytápěném prostoru a vyfukuje se do prostoru. Hořák může pracovat se vzduchem z místnosti nebo s čerstvým vzduchem.
Výhody:
- Žádné ztráty tepla přenosem z místa výroby tepla do vytápěné části budovy
- Žádné riziko úniku vody
- Systém je odolný proti mrazu
- Relativně krátká doba ohřevu
- Nízké riziko poruchy v důsledku více hořákových jednotek
- Možnost přívodu čerstvého vzduchu do místnosti
- Jednoduchá instalace
- Nízké investiční náklady
Nevýhody:
- Omezené využití obnovitelných zdrojů energie (pouze bioplyn)
- Produkce hluku
- Možnost víření prachu a průvanu
- Fyzikálně podmíněná stratifikace vzduchu
- Vysoké provozní náklady
Centrální teplovzdušné jednotky (ohřívače vzduchu):
Teplo se vyrábí centrálně, obvykle mimo vytápěnou místnost. Možnými variantami jsou například kondenzační kotel, systém vytápění peletami nebo dodávka tepla prostřednictvím dálkového vytápění. Vyrobená teplá voda je vedena potrubím do jednotlivých teplovzdušných jednotek nebo výduchů rozmístěných v budově a odtud je přes výměník tepla vháněna do budovy jako teplý vzduch.
Výhody:
- Nízké náklady na jednotlivé jednotky
- Snadno udržovatelná vypouštěcí místa
- Možnost využití obnovitelných zdrojů energie
- Obvykle snadno přístupná hořáková jednotka
Nevýhody:
- Systém musí zůstat bez mrazu
- Dlouhé potrubí k jednotlivým jednotkám vede k tepelným ztrátám souvisejícím se systémem
- Riziko netěsnosti
- Nutná delší doba ohřevu (setrvačnost)
- Vyšší riziko poruchy, protože je k dispozici pouze jeden zdroj tepla
- Vznik hluku
- Možnost víření prachu a průvanu
- Fyzikálně vyvolaná stratifikace vzduchu v místnosti
Průmyslové vytápění teplou vodou
Centrální sálavé stropní panely:
Stropní sálavé panely patří mezi infrazářiče, ale jsou centrálně zásobovány teplou vodou. Jsou instalovány na stropě a rovněž předávají teplo vyzařováním elektromagnetických vln (infračervených paprsků). Stropní sálavé panely nazývané také teplovodní stropní sálavé panely jsou napájeny teplou vodou přicházející potrubím z centrálního kotle, tepelného čerpadla vzduch-voda nebo tepelného čerpadla solanka-voda. Stejně jako u jiných centrálních systémů podléhají stropní sálavé panely setrvačnosti a mají omezenou schopnost reagovat na rychlé změny teploty.
Výhody:
- Lze použít i pro nízké budovy
- Žádné víření prachu
- Nízká stratifikace vzduchu a polštář teplého vzduchu pod střechou budovy
- Možnost využití obnovitelných zdrojů energie
Nevýhody:
- Možnost pouze omezeného vytápění pracoviště nebo zóny
- Nutné dlouhé dodací lhůty (setrvačnost)
- Dlouhé potrubí k jednotlivým jednotkám vede ke ztrátám souvisejícím se systémem
- Riziko úniku
- Systém musí zůstat bez mrazu
- Nepružnost v případě rychlých změn teploty v budově
- Vyšší riziko poruchy kvůli jedinému zdroji tepla
- Riziko zastínění světel a sprinklerů související s konstrukcí
- Velmi vysoká hmotnost, je třeba kontrolovat statiku střechy
Centrální podlahové vytápění:
Funkce podlahového vytápění v průmyslových budovách se neliší od funkce, kterou známe z obytného sektoru. Teplá voda je zde vedena kompozitními trubkami uloženými v podlaze, čímž dochází k rovnoměrnému ohřevu podlahy. Teplá voda je vyráběna centrálním kotlem, tepelným čerpadlem vzduch/voda nebo tepelným čerpadlem zem/voda.
Foto: Velkoplošné podlahové vytápění jako systém vytápění v novostavbě.
Výhody:
- Rovnoměrné rozložení tepla po celé ploše budovy
- Vhodné i pro nízké výšky
- Žádné víření prachu
- Nízká stratifikace vzduchu a polštář teplého vzduchu pod střechou budovy
- Možnost využití obnovitelných zdrojů energie
Nevýhody:
- Vysoké pořizovací nebo instalační náklady
- Není možné zónové vytápění
- Nepružnost v případě změny využití budovy (např. základy pro stroje)
- Velmi pomalý systém
- Změny teploty lze řídit pouze s velkým průtokem
- Náchylnost na mráz
- Možnost zatížení podlah je omezená nebo je realizace pouze nákladná
- Riziko selhání, protože pouze jedna hořáková jednotka
Průmyslové vytápění teplou vodou nebo teplým vzduchem
Systémy tepelných čerpadel:
Tepelná čerpadla lze použít jako samostatný topný systém nebo v hybridním systému, např. s plynovými tmavými zářiči.
Tepelné čerpadlo v podstatě odebírá energii (teplo) z okolního prostředí a přenáší ji do interiéru budovy. Tepelná čerpadla se rozlišují podle toho, jaký typ systému dodávky tepla se používá a jakým způsobem se teplo do prostoru budovy přivádí. V průmyslu se nejčastěji používají tepelná čerpadla vzduch/vzduch a vzduch/voda (zdroj energie/výstup tepla). Moderní tepelná čerpadla dnes dokáží z okolního prostředí získat dostatek tepla i při teplotách pod bodem mrazu, aby bylo možné budovy ekonomicky vytápět.
Foto: Venkovní jednotky systému tepelných čerpadel na střeše budovy
Výhody:
- Šetrné k životnímu prostředí, zejména při použití vlastní nebo zelené elektřiny
- Nízké provozní náklady, využití bezplatného tepla z prostředí
- Možnost různých distribučních systémů v místnosti (textilní hadice, trysky, centrální výstupní hlavice atd.)
- Možnost kombinace s jinými řešeními vytápění jako ekonomické hybridní řešení
- Flexibilní a kompaktní
- Možnost režimu chlazení
Nevýhody:
- Omezení v případě renovace
- Vysoké investiční náklady
- Není možné zónové vytápění
- Možnost víření prachu a průvanu
- Fyzikálně podmíněná stratifikace vzduchu
Vytápěcí systémy s infračervenými zářiči
Teplo nemusí být nutně přiváděno do budovy prostřednictvím teplého vzduchu. Přenos tepla prostřednictvím infračervených paprsků by měl být vždy zvažován při hledání průmyslového topného systému, protože má mnoho výhod. Infračervené systémy patří k nejúspornějším průmyslovým topným systémům. Bodují rychlou “návratností investice” a jsou ideální pro rekonstrukce topných systémů.
Princip je jednoduchý a často se vysvětluje opalováním na horském ledovci. Přestože se okolní teplota pohybuje v mínusových hodnotách, na slunci je teplo. Je to způsobeno tepelným zářením neboli infračerveným slunečním zářením. Tam, kde infračervené paprsky dopadají na naši kůži, se přeměňují na teplo. Infračervená zařízení nepotřebují k přenosu tepelné energie nosné médium. Ta přechází ze zařízení do objektu téměř beze ztrát a nezpůsobuje průvan. Protože infračervené zářiče ohřívají především povrchy, může být teplota vzduchu v průměru o 2 až 3 °C nižší než teplota pociťovaná člověkem, ale přesto je vnímána jako příjemná. Tyto faktory mají pozitivní vliv na vnitřní klima a ekonomickou efektivitu systémů. V závislosti na systému a způsobu použití lze ušetřit až 50% energie ve srovnání s konvenčními topnými systémy.
Foto: Tmavé zářiče pod střechou průmyslové budovy.
Systémy se světlými zářiči:
Světlé zářiče jsou provozovány přímo na zemní plyn, kapalný plyn nebo bioplyn. Instalují se na stěny nebo stropy a používají se především k vytápění vysokých budov, jednotlivých pracovišť nebo venkovních ploch a stadionů. Nazývají se světlé zářiče, protože spalování směsi plynu a vzduchu je viditelné přes žhnoucí keramické desky. Keramické desky dosahují povrchové teploty 950 °C, a proto vyzařují obzvláště vysoké množství infračerveného záření. Reflektory směřují toto záření cíleně dolů do prostoru, kde se zaměstnanci zdržují. Moderní jednotky jsou modulované a lze je ideálně přizpůsobit aktuální potřebě tepla v budově. Volitelně mohou být jednotky vybaveny kondenzačním modulem, který využívá zbytkové teplo ze spalin a pracuje ještě energeticky úsporněji.
Výhody:
- Obzvláště účinné a energeticky úsporné díky vysokému podílu infračerveného záření
- Technologie hořáků s nízkým obsahem NOx
- Vysoce hospodárný, protože není třeba ohřívat vzduch
- Žádné nákladné tepelné vrstvy pod střechou budovy
- Další úspora energie, protože teplotu v místnosti lze regulovat níže při stejné úrovni komfortu
- Rychlá reakční doba – teplo takříkajíc na stisknutí tlačítka
- Žádný prach ani víření vzduchu
- Možnost vytápění zón nebo jednotlivých pracovišť
- Žádné zamrzání
- Jednoduchá instalace
- Žádné odvody spalin
- Žádné každoroční měření komína
- Bezpečnost při poruše díky několika hořákovým jednotkám
- Možnost venkovního vytápění
Nevýhody:
- Lze použít pouze pro budovy s výškou nad 4 metry
- Omezené využití obnovitelných zdrojů energie (pouze bioplyn)
Systémy se tmavými zářiči:
Tmavé zářiče vyrábějí teplo spalováním směsi plynu a vzduchu nebo v ideálním případě spalováním 100% vodíku v uzavřených sálavých trubkách. Vzniklé horké plyny ohřívají povrch sálavých trubic, které pak teplo vyzařují ve formě záření.
Sálavé trubice jsou zakryty reflektorem, který směruje tepelné záření do požadované oblasti. Trubková topná tělesa vypouštějí své spaliny přímo z budovy. Moderní jednotky pracují se směsí plynu a vzduchu a mohou svůj výkon plynule regulovat podle aktuální potřeby tepla. Tím šetří energii a zlepšují vnitřní klima.
Tmavé zářiče lze použít v místnostech s výškou stropu do cca 4 m. Lze je použít v dílnách, průmyslových prostorách, skladech apod. Ať už se jedná o dílny, průmyslové, skladové, výstavní nebo sportovní budovy – tmavá topná tělesa lze použít téměř pro jakoukoli aplikaci.
Stoprocentní vodíkové jednotky lze použít v samostatných řešeních, kdy provozovatelé průmyslových budov přeměňují vlastní elektřinu vyrobenou v létě na vodík a skladují ji. V několika aplikacích v Německu jsou vytápěcí systémy H2 přímo napojeny na malé vodíkové sítě.
Výhody:
- V závislosti na výrobci 100% kompatibilní s vodíkem
- Obzvláště účinné a energeticky úsporné díky vysokému podílu infračerveného záření
- Hybridní kompatibilita se systémy tepelných čerpadel
- Technologie hořáků s nízkým obsahem NOx
- Vysoce úsporný, protože se neohřívá vzduch
- Žádné drahé teplovzdušné polštáře pod střechou haly
- Další úspory energie, protože lze regulovat nižší teplotu v místnosti při zachování stejné úrovně komfortu
- Rychlá reakční doba
- Žádný prach ani víření vzduchu
- Možnost zónového vytápění nebo vytápění jednotlivých pracovišť
- Žádné zamrzání
- Bezpečnost při poruše díky více hořákovým jednotkám
Nevýhody:
- Nutné vedení výfukových plynů
- U běžných spotřebičů není možné využívat obnovitelné zdroje energie
- V současné době může pouze jeden výrobce používat 100% vodík
Elektrické infrazářiče:
Elektrické infrazářiče přeměňují elektrickou energii na infračervené záření.
Výhody:
- Krátká doba zahřívání
- Cílené vyzařování tepla
- Žádné víření prachu nebo průvan
- Možnost nastavení topných zón
- Nízké tepelné ztráty
- Nízké nároky na údržbu
- Rovnoměrné a příjemné teplo
- Lze použít jako součást hybridního řešení
Nevýhody:
- Vyšší náklady na spotřebu než u plynových sálavých zářičů
- Nižší instalační výška než u plynových sálavých zářičů
Jaký je nejúčinnější systém vytápění pro průmyslové budovy?
Závěr: Každý systém průmyslového vytápění má své výhody a nevýhody.
V případě rekonstrukcí může provozovatel stále sáhnout po téměř všech systémech. Ti, kteří chtějí co nejlépe podpořit myšlenku ekologie, musí někdy sáhnout hluboko do kapsy kvůli pořizovacím a průběžným provozním nákladům. Kdo hledá ekologický a zároveň úsporný systém, měl by zvážit možnost kombinace několika druhů vytápění a jejich inteligentní regulace.
Souhrnně však lze konstatovat, že centralizované systémy mohou kompenzovat své ztráty v transformátorech a nižší roční míru využití využitím obnovitelných zdrojů energie – decentralizované infračervené topné systémy bodují rychlou amortizací, vysokou roční mírou využití a flexibilním provozem, systémy s tepelnými čerpadly využitím obnovitelných zdrojů energie.
